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科学家首次实现同处两地的“薛定谔猫”

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天下上有很多着名的猫,但最神秘、最难以理解的猫莫过于既逝世又活的“薛定谔猫”。新一期美国《科学》杂志26日颁发钻研说,科学家在实验中制造出一种状态加倍奇异的“薛定谔猫”,它同时存在于两个箱子之中,这项成果朝研制实用靠得住的量子谋略机迈出了又一步。

根据量子力学理论,物质在微不雅尺度上存在两种完全相反状态并存的奇特状况,这被称为有效的关连叠加态。由大年夜量微不雅粒子组成的宏不雅天下是否也遵照量子叠加道理?奥地利物理学家薛定谔为此在1935年提出闻名的“薛定谔猫”佯谬。

“薛定谔猫”假设了这样一种环境:将一只猫关在装有少量镭和氰化物的密闭容器里,假如镭发生衰变,会触发机关打坏装有氰化物的瓶子,猫就会逝世;假如镭不发生衰变,猫就存活。根据量子力学理论,镭的衰变存在几率,放射性的镭处于衰变和没有衰变两种状态的叠加,猫就理应处于逝世和活的叠加状态,这便是所谓“薛定谔猫”。

既逝世又活的猫在现实天下是荒唐的,但跟着量子力学的成长,科学家已经成功使多粒子构成的系统达到这种难以理解的量子“薛定谔猫”态。因为这些粒子都属于同一种粒子,是以又被称为单模式猫态。

《科学》杂志颁发的新钻研第一次给单模式猫态引入量子纠缠的元素。量子纠缠是量子力学的另一个基础观点,大年夜意是相隔很远的两个系统可以瞬间相互影响,被爱因斯坦称为“远间隔闹鬼”。

论文第一作者、美国耶鲁大年夜学博士后王晨奉告新华社记者:“我们孕育发生的量子态可以比作一只‘薛定谔猫’超过两个箱子,或者说是首次实现一种双模式猫态。这是一个20年前就有所瞻望然则至今终于得以完满(办理)的难题。”

详细而言,他们设计了两个微波超导空腔,而“薛定谔猫”便是空腔内由几十个光子组成的驻波。驻波是指两个频率相同的波在沿相反偏向传播时相互叠加而成的波。这两个空腔内的光子虽然频率不合,但跨空腔关联,犹如一只“薛定谔猫”同时存在于两个箱子中。

王晨说,这项成果的实际用途在于量子谋略。未来的量子谋略机可以比通俗的谋略机强大年夜得多,但要实现有用的量子谋略,量子纠错能力必弗成少,这是今朝研制量子谋略机的一个主要障碍,而双模式猫态将有望为量子谋略的运算历程加入量子纠错。双模式猫态还可对其他量子信息技巧有所赞助,如量子通信、量子周详丈量等。

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